Dynamique et thermodynamique de fluides quantiques

Abstract

Ce mémoire retrace mes recherches menées depuis 2012 focalisées sur les propriétés d’équilibre et hors d’équilibre de fluides quantiques, avec pour principale applications les gaz ultra-froids de bosons. Il se compose de trois parties. Dans la première, je détaille mes études de la thermodynamique universelle de fluides quantiques proche d’une transition de phase du second ordre, avec symétrie relativiste, décrivant aussi bien les gaz ultra-froids que les anti-ferroaimants. Je décris en particulier l’évolution des fonction d’états thermodynamique proche de la transition via le calcul des fonctions d’échelles universelles, mesurables expérimentalement. Je décris également la réponse du « mode de Higgs » à l’approche du point critique quantique. Dans une deuxième partie, j’étudie la dynamique hors d’équilibre de gaz de Bose dans deux cas différents. Dans le premier, le gaz en interaction est « quenché » quantiquement, et j’y décris la dynamique et son retour à l’équilibre. L’autre étude porte sur la dynamique du rotateur frappé atomique, étudié intensivement au laboratoire PhLAM que j’ai rejoint en 2016 en tant que maitre de conférences. Je me suis intéressé en particulier à l’effet des interactions sur la localisation dynamique observée dans ce système. La dernière partie du manuscrit décrit les projets plus récents que j’ai porté depuis mon arrivée au PhLAM, qui porte d’une part sur la localisation dynamique à N-corps, et sur une description non-perturbative de la transition d’Anderson dans les systèmes désordonnés quantiques.